基于单片机SCT89C51的温控风扇的设计-李芹蕾

1、 基于单片机基于单片机STC89C51的温控风扇的的温控风扇的 设计设计 专 业 计算机科学与技术 班 级 2014 级 学 生 李芹蕾 20141060144 组长 李子君 20141060207 李佳慧 20141020010 一一 设计目的及思想设计目的及思想 在炎热的夏天人们用电风扇来降温 在工业生产中 大型机械用电风 扇来散热等 随着温度控制的技术不断发展 应运而生的温控电风扇也逐 渐走进了人们的生活中 温控电风扇可以根据环境温度自动调节电风扇启 停与转速 在实际生活的使用中 温控风扇不仅可节省宝贵的电资源 也 大大方便了人们的生活和生产 本设计为一种温控风扇系统 具有灵敏的温度感测和显示功能 系统 采用 STC89C51 单片机作为控制平台对风扇转速进行控制 利用 DS18B20 数字温度传感器采集实时温度 经单片机处理后通过三极管驱动直流风扇 的电机 根据采集的实时温度 实现了风扇的自起自停 可由用户设置高 低温度值 测得温度值在高低温度之间时打开风扇弱风档 当温度升高超 过所设定的温度时自动切换到大风档 当温度小于所设定的温度时自动关 闭风扇 控制状态随外界温度而定 二

2、二 设计流程及原理设计流程及原理 系统硬件组成 1 系统结构系统结构 本系统由集成温度传感器 单片机 LED 数码管 三极管驱动电路及 一些其他外围器件组成 使用具有价廉易购的 STC89C51 单片机编程控制 通过修改程序可方便实现系统升级 系统的框图结构如下 复位电路 温度采集 电路 数码管 驱动电路 风扇驱动 电路 单 片 机 风扇 晶振电路 按键设置电路 数码管 显示 2 主控芯片介绍主控芯片介绍 2 1 STC89C51 简介 STC89C51 是一种低功耗 高性能 CMOS8 位微控制器 具有 8K 在系统 可编程 Flash 存储器 图 3 2 STC89C51 单片机引脚图 2 2 STC89C51 单片机最小系统 最小系统包括单片机及其所需的必要的电源 时钟 复位等部件 能 使单片机始终处于正常的运行状态 电源 时钟等电路是使单片机能运行 的必备条件 可以将最小系统作为应用系统的核心部分 通过对其进行存 储器扩展 A D 扩展等 使单片机完成较复杂的功能 RST 9 P30 10 P31 11 P32 12 P33 13 P34 14 P35 15 P36 16 P3

3、7 17 X1 18 X2 19 GND 20 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE 30 EA 31 P07 32 P06 33 P05 34 P04 35 P03 36 P02 37 P01 38 P00 39 VCC 40 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 U489C51 时钟电路 复位电路 STC89C51 I 0 口 图 3 3 单片机最小系统原理框图 2 1 1 时钟电路 图 3 4 STC89C51 内部时钟电路 2 2 2 复位电路 图 3 5 STC89C51 复位电路 3 DS18B203 DS18B20 温度采集电路温度采集电路 DS18B20 是美国 DALLAS 半导体器件公司推出的单总线数字化智能 集成温度传感器 单总线 1 Wire 是 DALLAS 公司的一项专有技术 它采用 单根信号线 既传输时钟又传输数据 而且数据传输是双向的 具有节省 I O 口线资源 结构简单 成本低廉 便于总线扩展和维护

4、等诸多优点 12 晶 振1 12M C2 30P C3 30P C1 10UF VCC R1 10k 图 3 11 DS18B20 的工作电路 4 4 数码管驱动显示电路数码管驱动显示电路 本电路的显示模块主要由一个 4 位一体的 7 段 LED 数码管构成 用于显示 测量到的温度及当前的档位 它是一个共阴极的数码管 每一位数码管的 a b c d e f g 和 dp 端都各自连接在一起 用于接收单片机的 P0 口产生的显 示段码 具体原理图如图 3 18 所示 图 3 18 数码管显示电路 5 5 风扇驱动电路风扇驱动电路 风扇的驱动采用的是两个三极管 三级管将信号放大 然后传输到风 扇下图是该模块电路 OC 1 C 11 1D 2 2D 3 3D 4 4D 5 5D 6 6D 7 7D 8 8D 9 1Q 19 2Q 18 3Q 17 4Q 16 5Q 15 6Q 14 7Q 13 8Q 12 U2 74HC573 A B C D E F G e 1 d 2 dp 3 c 4 g 5 S4 6 b 7 S3 8 S2 9 f 10 a 11 S1 12 U3 4 LED A F

5、B E D C G P24 P25 P26 P27 10 10 20 VCC 6 6 按键模块按键模块 硬件电路如图 3 21 所示 7 7 原理图原理图 根据原理图进行焊接和调试 M 风扇 VCC Q2 8550 Q1 8050 R2 1k R3 10k R4 1k 12 34 K1 12 34 K2 12 34 K3 K1 K2 K3 系统软件设计 主程序流程图 要实现根据当前温度实时的控制风扇的状态 需要在程序中不时的判 断当前温度值是否超过设定的动作温度值范围 由于单片机的工作频率高 达 12MHz 在执行程序时不断将当前温度和设定动作温度进行比较判断 当超过设定温度值范围时及时的转去执行超温处理和欠温处理子程序 控 制风扇实时的切换到关闭 弱风 大风三个状态 显示驱动程序以查七段码取得各数码管应显数字 逐位扫描显示 主 程序流程图如图 4 4 所示 RST 9 P30 10 P31 11 P32 12 P33 13 P34 14 P35 15 P36 16 P37 17 X1 18 X2 19 GND 20 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25

6、 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE 30 EA 31 P07 32 P06 33 P05 34 P04 35 P03 36 P02 37 P01 38 P00 39 VCC 40 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 U4 89C51 52 12 晶振1 12M C2 30P C3 30P VCC VCC C1 10UF VCC VCC 20 10 P24 10 P25 P26 P27 M 风扇 黑色负极红色正极 VCC VCC Q2 8550 Q1 8050 1 2 3 4 5 6 7 8 9 J2 10k OC 1 C 11 1D 2 2D 3 3D 4 4D 5 5D 6 6D 7 7D 8 8D 9 1Q 19 2Q 18 3Q 17 4Q 16 5Q 15 6Q 14 7Q 13 8Q 12 U2 74HC573 R4 1k R3 10k R2 1k A B C D E F G dp e 1 d 2 dp 3 c 4 g 5 S4 6 b 7 S3 8 S2 9 f 10 a 11 S1

7、 12 U3 4 LED R1 10k K3 K2 K1 K3 K2 K1 A F B E D dp C G P24 12 34 K3 P25 12 34 K2 P26 12 34 K1 P27 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 SZ SWITCH VCC 3 21 P1 DC GND 1 DQ 2 VCC 3 U3 DS18B20 R13 10K 图 4 4 主程序流程图 三三 系统功能简介系统功能简介 本系统能够实现单片机系统检测环境温度的变化 然后根据环境温度 和设置的阀值来控制风扇直流电机输入占空比的变化 从而产生不同的转 动速度 亦可根据键盘调节不同的设置温度 再由环境温度与设置温度的 差值来控制电机 当环境温度低于设置温度时 电机停止转动 当环境温 度高于设置温度时 单片机对应输出口输出不同占空比的 PWM 信号 控 制电机开始转动 系统还能动态的显示当前温度和当前的档位 并能通过 键盘调节当前的设置温度 开始 程序初始化 调用 DS18B20 初始化函数 调用 DS18B20 温度转换函数 调用温度读取函数 调用按键 扫描函数 调用数码管 显示函数 调用温度

8、 处理函数 调用风扇 控制函数 结束 四四 参赛感想参赛感想 通过参加本次电子设计大赛有以下感想 1 制作电子产品非常注重可靠性 元件的可靠性 焊接的可靠性 接线的 可靠性等 这次我们选择设计温控风扇 注重可靠性是很重要的 因此 我们应该要从稳定性 可靠性等最基本的要求出发 先考虑最基本的部 分再开进行优化 而不是盲目地接线 焊接 最后搞得自己也比较乱 在系统的可靠性上 我们学到了以下两点经验 一是先基于单片机最小 系统进行系统基本开发 在确保稳定性后再进行后续的发挥也好包装也 好 二是了确保可靠性 至少一个组要同时开展两个方案的制作 也就 是说要制作两套方案 以确保稳定性和可靠性 万一中途发现不行 不 至于从头开始浪费时间 2 通过本次竞赛 对电子的设计有了很多的体会和感受 首先是学习能力 的加强 这种能力包括获取资料的整理 系统设计的能力 动手能力 分析排除故障的能力 电子设计竞赛的赛制就决定了上述能力缺一不可 3 团队精神的培养非常重要 在制作过程中三人必须齐心协力 互相配合 才能更高效率的完成 再是心理素质的培养 我们制作过程会经历多次 的失败 每次都必须找到错误并进行改正 因此要有足够强大的心理素 质来应对每一次失败 要有足够的耐心 不能遇到困难就想到放弃

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